Kinematics, deformation partitioning and late Variscan magmatism in the Agly massif, Eastern Pyrenees, France

Cinématiques, partitionnement de la déformation et magmatisme tardi-Varisque dans le massif de l’Agly, Pyrénées Orientales, France

¹ UMR 6249 Chrono-environnement, Université de Bourgogne-Franche-Comté, 25030 Besançon, France
² WiscSIMS Laboratory, University of Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin 53706, USA
³ BRGM-French Geological Survey, 3 Avenue Claude Guillemin, 45100 Orléans, France

^* Corresponding author: jonas.vanardois@univ-fcomte.fr

Received: 20 August 2019
Accepted: 14 April 2020

Abstract

In order to constrain the finite deformation pattern of the Variscan basement of the Agly massif, a detailed structural analysis over the whole Agly massif was performed. Our investigation combined geological mapping, reappraisal of published and unpublished data completed with our own structural work. Results are provided in the form of new tectonic maps and series of regional cross-sections through the Agly massif. At variance from previous studies, we identified three deformation fabrics named D1, D2 and D3. The D1 deformation is only relictual and characterized by a broadly northwest-southeast striking and eastward dipping foliation without any clear mineral and stretching lineation direction. D1 might be attributed to thickening of the Variscan crust in a possible orogenic plateau edge position. The D2 deformation is a heterogeneous non-coaxial deformation, affecting the whole massif, that produced a shallowly dipping S2 foliation, and an anastomosed network of C2 shear zones that accommodated vertical thinning and N20 directed extension. D2 is coeval with LP-HT metamorphism and plutonism at ca. 315–295 Ma. D2 corresponds to the extensional collapse of the partially molten orogenic crust in a global dextral strike-slip at the scale of the whole Variscan belt. The D2 fabrics are folded and steepened along a D3 east-west trending corridor, called Tournefort Deformation Zone (TDZ), where the Saint-Arnac and Tournefort intrusives and surrounding rocks share the same NE-SW to E-W subvertical S3 foliation. Along the D3 corridor, the asymmetrical schistosity pattern and kinematic criteria suggest a D3 dextral kinematics. The D3 deformation is a record of E-W striking dextral shearing that facilitated and localized the ascent and emplacement of the diorite and granitic sheet-shaped plutons. D3 outlasted D2 and turned compressional-dominated in response to the closure of the Ibero-Armorican arc in a transpressional regime. The progressive switch from D2 thinning to D3 transpression is attributed to the lessening of gravitational forces at an advanced stage of extensional collapse that became overcome by ongoing compressional tectonic forces at the southern edge of the Variscan orogenic plateau.

Résumé

Afin d’améliorer la compréhension du partitionnement de la déformation tardi-varisque dans le socle du massif de l’Agly, une nouvelle étude structurale a été menée. Elle a combiné un travail cartographique détaillé, la synthèse et l’harmonisation des données de la littérature complétées par notre propre analyse. Les résultats sont retransmis sous la forme de nouvelles cartes structurales et coupes géologiques à travers tout le massif. À la différence des études précédentes, nous avons clairement identifié trois fabriques de déformation nommées D1, D2 et D3. La déformation D1 est à l’état de relique et est caractérisée par une foliation S1 de direction générale NE-SW avec un pendage important vers l’Est, sans linéation minérale ou d’étirement clairement identifiable. D1 est interprétée comme témoignant de l’épaississement de la croûte Varisque au front d’un plateau orogénique. La déformation D2 est une déformation hétérogène et non coaxiale, affectant le massif entier, qui engendre une foliation S2 faiblement pentée et un réseau anastomosé de shear zones C2 accommodant un amincissement crustal et une extension vers le N20. D2 est contemporaine d’un métamorphisme de HT-BP et un épisode magmatique entre ca. 315 et 295 Ma. D2 correspond à une extension liée à l’effondrement gravitaire de la croûte orogénique partiellement fondue dans un contexte global décrochant dextre à l’échelle de la chaîne Varisque. La foliation S2 est plissée et verticalisée le long d’un couloir E-W D3, appelé Zone de Déformation de Tournefort (TDZ), où les intrusions de Saint-Arnac et de Tournefort et leurs encaissants partagent la même foliation S3 sub-verticale de direction NE-SW à E-W. Dans la TDZ, l’agencement asymétrique des schistosités et les critères cinématiques indiquent une cinématique D3 dextre. La déformation D3 correspond à un cisaillement transcurent E-W dextre qui localise l’ascension et l’emplacement des plutons dioritiques et granitiques. La D3 s’initie dans l’infrastructure au cours de l’amincissement D2, elle perdure et reprend les fabriques D2 dans un régime transpressif dextre dominant en réponse probable à la fermeture de l’Arc Ibéro-Armoricain. Le passage progressif de l’amincissement D2 à la transpression D3 est attribué à la diminution des forces gravitaires à un stade avancé de l’effondrement gravitaire suivi par la reprise les forces tectoniques compressives en bordure de plateau orogénique. Nos résultats confirment aussi que le rifting Crétacé ne provoque pas de déformation ductile mylonitique dans les roches métamorphiques du massif de l’Agly.